[发明专利]一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料及其制备方法

权利要求书

1.一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）玄武岩纳米片的制备：将玄武岩鳞片置于盐酸溶液中，在设定温度下搅拌进行表面刻蚀反应，待反应结束后进行抽滤洗涤至中性，得到初步表面刻蚀的玄武岩鳞片；将经初步表面刻蚀的玄武岩鳞片置于氢氟酸溶液中，在室温下进行搅拌反应，待反应结束后对其进行抽滤洗涤至中性，得到深度刻蚀的玄武岩鳞片；将深度刻蚀的玄武岩鳞片配制成混合悬浮液，然后通过超声粉碎处理后，静置，取出上层浑浊液体，经干燥后得到玄武岩纳米片A；

（2）玄武岩纳米片的表面活化：将步骤（1）中制得的玄武岩纳米片A与氢氧化钠溶液在油浴条件下反应，对玄武岩纳米片A表面进行活化，得到表面含有硅羟基的玄武岩纳米片B；

（3）玄武岩纳米片的硅烷化改性：将步骤（2）中得到的表面含有硅羟基的玄武岩纳米片B与硅烷偶联剂进行水热反应，在表面接枝硅烷基团，干燥后得到硅烷化的玄武岩纳米片C；

（4）玄武岩纳米片的氟化改性：将步骤（3）中得到的硅烷化的玄武岩纳米片C与氟化物在水热条件下进行氟化改性，经干燥后得到低表面能的玄武岩纳米片D；

（5）玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备：将步骤（4）中得到的低表面能的玄武岩纳米片D与固化剂在机械搅拌作用下进行机械共混后，制备得到玄武岩纳米片基超疏水涂层材料；

所述步骤（1）中的初步表面刻蚀的玄武岩鳞片与氢氟酸溶液的用量比为0.2g：20mL；所述步骤（1）中的氢氟酸溶液的质量分数为0.3wt%；

所述步骤（3）中表面含有硅羟基的玄武岩纳米片B与硅烷偶联剂的用量比为1g：10mL，反应时间为4h~6h，反应温度为60℃~80℃；所述硅烷偶联剂采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N–(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷和γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的一种；

所述步骤（4）中的硅烷化玄武岩纳米片C与氟化剂的用量比为3g~5g：20mL，反应温度为70℃，反应时间为4h；所述氟化剂采用聚甲基丙烯酸全氟烷基乙酯、全氟辛基三乙氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷中的一种；

所述步骤（1）中超声粉碎处理采用细胞粉碎机。

2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的玄武岩鳞片与盐酸溶液的用量比为0.4g：30mL，盐酸浓度为4moL/L，表面刻蚀反应温度为80℃，表面刻蚀反应时间为24h。

3.根据权利要求1所述的一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中搅拌反应时间为30min，搅拌速率为1000rpm。

4.根据权利要求1所述的一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中混合悬浮液中深度刻蚀的玄武岩鳞片与水的质量比为0.1g：200mL，所述步骤（1）中的超声粉碎处理时间为30min，静置时间为12h，所述细胞粉碎机的功率为500W~1000W。

5.根据权利要求1所述的一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的反应时间为4h，反应温度为60℃~80℃，所述玄武岩纳米片A与氢氧化钠溶液的用量比为1g：40mL，所述氢氧化钠溶液的浓度为3moL/L~6moL/L。

6.根据权利要求1所述的一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中低表面能的玄武岩纳米片D与固化剂用量比为1~3g：30g，反应温度为50℃，反应时间为30min；所述固化剂采用聚异氰酸酯、环氧树脂和聚酰胺中的一种。

7.一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料，其特征在于，基于权利要求1-6任一项所述的制备方法制得。

8.根据权利要求7所述一种玄武岩纳米片基超疏水涂层材料，其特征在于，所述玄武岩纳米片基超疏水涂层材料的接触角为152.8°-167.0°，滚动角为5.5°-9.2°。